KR100550767B1 - 저유소의 휘발성 유기화합물 회수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법에 관한 것이며, 그 목적은 휘발성 유기화합물로부터 배출되는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄류, 펜탄류의 휘발성 유기화합물을 응축회수하여 자원손실 및 대기환경오염을 방지하며, 가열재생방법을 사용하지 않고 감압과 저압세정방법으로 흡착탑을 가역적으로 재생하여 흡착제의 탈착효율을 높일 수 있는 저유소의 휘발성 유기화합물 회수방법을 제공함에 있다.

본 발명은 가솔린이 저장되는 저장시설 또는 출하시설로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 오염공기를 두개의 흡착탑과, 기액분리기, 흡수탑을 거지며 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 회수하는 한편, 청정공기만을 대기로 배출하도록 구성되며, 진공펌프를 이용하여 흡착탑에 흡착된 휘발성 유기화합물의 탈착시키고, 이 수봉식 진공펌프의 작동에 필요한 유체를 기액분리기와 공유하여 사용하며, 수봉식 진공펌프와 기액분리기의 사이에 공냉식 냉동기가 설치되어 수봉식 진공펌프의 작동시 발생되는 열을 제거하고 흡수탑의 효율을 높일 수 있도록 구성된 저유소의 휘발성 유기화합물 회수방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

휘발성 유기화합물. 흡착탑, 수봉식 진공펌프, 흡수탑, 공냉식 냉동기

Description

저유소의 휘발성 유기화합물 회수방법{Method for Decomposing Volatile Organic Compound of facilities for storing oil}

도 1 은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 구성을 나타낸 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A) : 저장시설 또는 출하시설

(1)(1`) : 흡착탑 (2) : 수봉식 진공펌프

(3) : 기액분리기 (4) : 공냉식냉동기

(5) : 흡수탑 (6) : 제 1 순환펌프

(7) : 제 2 순환펌프 (8) : 여재층

(9) : 탱크로리 (10) : 저유소

본 발명은 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저유소의 가솔린 인출입시 발생되는 휘발성유기화합물(VOC)을 회수하여 환경오염과 함께 자원의 낭비를 방지할 수 있는 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법에 관한 것이다.

산업이 발달됨에 따라 가솔린의 소비량이 증가하고 있으며, 이 결과 가솔린이 저장되는 저장시설 및 출하시설이 증가되는 한편, 이 시설로부터 다량의 탄화수소류가 대기로 배출되어 환경오염을 초래하게 된다.

일반적으로 저유소에서 가솔린의 출하방법은 상부적하(Top loading)와 하부적하(Bottom loading)방식으로 구분되는데, 국내에서는 대부분 상부적하방식을 사용하고 있다. 휘발성이 높은 가솔린 1㎥를 상부적하방식을 이용하여 출하할 경우, 주변온도에 따라 다르나 대략 0.1∼0.2%의 가솔린이 증발되어 대기로 방출되게 되며, 이는 오염공기중 약 20∼60% 정도의 가솔린 성분이 배출되는 것과 같다.

상기 가솔린 증기는 파라핀, 올레핀 계통의 지방족 탄화수소와 벤젠 또는 알킬기를 갖는 벤젠화합물로 구성되어 있으며, 저유소에서 가솔린을 저장 또는 출하하는 과정에서 발생되는 휘발성 유기화합물(VOC)에 의해 대기환경이 오염되는 문제점이 발생되었으며, 이러한 휘발성 유기화합물의 배출량을 줄이기 위해 대기환경법을 적용하고 있고, 배출원별로 적합한 방식의 방지시설을 적용하도록 하고 있다.

이렇게 저유소로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해 현재 널리 채용되어지고 있는 상업화된 VOC의 제거기술은 촉매산화법, 흡착처리법, 직접연소법 등이 있다.

상기 흡착처리법은 가스를 고형 흡착제와 접촉시켜 흡착제의 표면에 오염물질을 채취, 포집, 체류시키는 방법으로 운전하기 용이하고 운전비용이나 설비투자가 적게 들며, 배출가스 중 오염물질의 농도가 극히 낮거나 오염물질이 비가연성일 때에도 사용할 수 있으며, 휘발성이 낮고 분자량이 큰 화합물은 거의 완벽하게 제거될 수 있는 장점이 있는 반면에 흡착제의 재생시 탈착효율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 안출되는 것으로, 그 목적은 휘발성 유기화합물로부터 배출되는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄류, 펜탄류의 휘발성 유기화합물을 응축회수하여 자원손실 및 대기환경오염을 방지하며, 가열재생방법을 사용하지 않고 감압과 저압세정방법으로 흡착탑을 가역적으로 재생하여 흡착제의 탈착효율을 높일 수 있는 저유소의 휘발성 유기화합물 회수방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 가솔린이 저장되는 저장시설 또는 출하시설로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 오염공기내의 휘발성 유기화합물의 회수장치에 있어서; 내부에 활성 탄으로 이루어진 여과층이 구비되어 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 흡착시키며 청정공기는 대기로 방출하는 한편, 흡착과 탈착이 상호 교번되게 전환되며 이루어지는 두개의 흡착탑과, 상기 흡착탑내의 압력을 대기압 이하로 떨어뜨려 여과층에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착하여 흡입하는 수봉식 진공펌프와, 상기 수봉식 진공펌프에 의해 탈착 흡입된 휘발성 유기화합물을 전달받아 탈착된 유기화합물과 수봉액을 분리하는 기액분리기와, 상기 기액분리기를 통해 분리된 기상의 휘발성 유기화합물을 전달받으며 탱크로리 로딩시의 가솔린을 이용하여 기상의 휘발성 유기화합물을 응축하고, 응축된 액상의 휘발성 유기화물은 탱크로리로 전달하는 한편, 미응축된 기상의 휘발성 유기화합물은 흡착탑으로 재순환시키는 흡수탑으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기액분리기와 수봉식 진공펌프를 연결하는 별도의 관로상에 공냉식 냉동기가 설치되어 기액분리기의 수봉액을 전달받아 냉각시켜 수봉식 진공펌프로 전달함으로써 수봉식 진공펌프의 작동시 발생되는 열을 제거하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 가솔린이 저장되는 저장시설 또는 출하시설로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 활성탄에 흡착시켜 청정공기만을 대기로 배출하는 흡착단계와, 상기 흡착단계를 통해 활성탄에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착하기 위해 수봉식 진공펌프를 작동하여 흡착탑의 내부 압력을 대기압 이하로 떨어뜨리는 한편, 청정가스를 흡착탑내로 유입시켜 휘발성 유기화합물을 탈착하는 탈착단계와, 상기 탈착단계를 통해 탈착된 휘발성 유기화합물과 수봉 액을 분리하는 분리단계와, 상기 분리단계를 통해 분리된 기상의 휘발성 유기화합물에 흡수액을 분사하여 액상을 휘발성 유기화합물로 전환시켜 응축 회수하는 회수단계와, 상기 회수단계에서 응축 회수되지 못한 기상의 휘발성 유기화합물을 흡착단계로 재순환시키는 재순환단계와, 상기 분리단계를 통해 분리된 수봉액을 공냉식 냉동기를 통해 냉각시킨 후 수봉식 진공펌프로 공급하여 수봉식 진공펌프의 작동시 발생되는 열을 제거하는 열제거단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡착단계와 탈착단계는 활성탄이 내부에 충진된 두개의 흡착탑을 통해 연속적으로 이루어지도록 한개의 흡착탑이 흡착단계를 수행할 때, 나머지 한개의 흡착탑은 탈착단계를 수행토록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡착단계와 탈착단계는 타이머로 조정되며 흡착시간이 완료되면 흡착단계를 멈추고, 수봉식 진공펌프를 가동시켜 400∼700mmHg의 압력하에 탈착단계를 수행토록 하며, 대기중의 청정가스를 흡착탑에 공급하여 탈착효율을 높이도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 따른 휘발성 유기화합물 회수장치의 구성을 나타낸 예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 가솔린이 저장되는 저장시설 또는 출하시설(A)로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 오염공기가 흡착탑(1,1`) - 수봉식 진공펌프(2) - 기액분리기(3) - 흡수탑(5)을 거치면서 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 분리하 여 탱크로리(9)로 회수되도록 구성되어 있다.

상기 흡착탑은 내부에 활성탄으로 이루어진 여재층(8)이 구비된 두개의 흡착탑(1,1`)으로 이루어지고, 이 중 한개의 흡착탑(1)이 흡착공정을 수행할 때, 나머지 한개의 흡착탑(1`)을 탈착공정을 진행하도록 서로 흡착과 탈착이 서로 전환되며 이루어지도록 구성되어 전체공정상으로 흡착과 탈착이 연속적으로 이루어지도록 구성되어 있다.

이와 같은 흡착탑(1,1`)은 하부로부터 오염공기가 유입되어 여재층(8)을 거치며 오염공기내 휘발성 유기화합물을 흡착하게 되며, 휘발성 유기화합물이 제거된 공기만을 밸브(V5,V6)의 제어에 의해 대기로 배출하게 된다.

상기 수봉식 진공펌프(2)는 오염공기가 흡착탑으로 유입된 후 일정시간 후에 미도시된 타이머에 의해 작동되어 흡착탑(1,1`) 내의 기압을 대기압 이하로 낮춤으로서 여재층(8)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시킴과 동시에 흡입하여 기액분리기(3)로 전달하게 된다. 또한 이 수봉식 진공펌프(2)는 작동을 위해 사용되는 수봉액으로서 기액분리기(3)에 저장되어 있는 물을 사용하게 된다.

상기 기액분리기(3)는 수봉식 진공펌프(2)에 의해 공급된 휘발성 유기화합물과 수봉액을 분리하여 기상의 휘발성 유기화합물은 흡수탑(5)으로 전달하고, 분리된 수봉액은 제 1 순환펌프(6)에 의해 공냉식 냉동기(4)로 순환되며 냉각된 후 수봉식 진공펌프로 전달됨으로써 수봉식 진공펌프의 작동시 발생되는 열을 제거하도록 구성되어 있다.

상기 흡수탑(5)은 유입된 기상의 휘발성 유기화합물에 가솔린을 분사하여 기 상의 휘발성 유기화합물을 응축 회수하게 되고, 이렇게 회수된 액상의 휘발성 유기화합물은 제 2 순환펌프(7)에 의해 탱크로리(9)로 회수되는 한편, 미응축된 기상의 휘발성 유기화합물은 흡착탑(1,1`)으로 전달되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 흡착탑(1,1`), 수봉식 진공펌프(2), 기액분리기(3), 흡수탑(5)은 기상 또는 액상의 휘발성 유기화합물이 흐르는 관에 의해 연결되어 있으며, 이때 각각의 관에는 처리공정에 따라 그 흐름을 적절하게 개폐하는 밸브(V1,V2,V3,V4,V5,V6,V7,V8)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

가솔린이 저장되는 저유소(10)로부터 탱크로리(9)로 가솔린을 출하할 때 발생되는 오염공기가 밸브(V1)를 거쳐 흡착탑(1)에 유입되며, 흡착탑 내부에 구비된 여재층(8)에 오염공기내의 휘발성 유기화합물이 흡착된 후, 깨끗한 공기만을 밸브(V5)를 통해 대기로 배출하게 된다. 이때 나머지 하나의 흡착탑(1`)으로 오염공기를 공기하는 관로상에 설치된 밸브(V2)는 닫힌 상태로서 오염공기는 하나의 흡착탑(1)으로만 공급되게 되며, 흡착탑(1)이 흡착공정에서 탈착공정으로 전활될 때 밸브(V1)는 닫히고, 밸브(V2)가 개방됨으로써 나머지 한개의 흡착탑(1`)에 오염공기를 공급하게 된다.

한편, 휘발성 유기화합물의 흡착과정 중 일정시간이 흐르면 타이머에 의해 밸브(V1)가 닫혀 오염공기의 유입을 차단하는 한편, 수봉식 진공펌프(2)를 가동시켜 400∼700mmHg의 압력을 유지토록 하면서, 수봉식 진공펌프(2)와 흡착탑(1)을 연 결하는 관로상에 설치된 밸브(V3)를 개방시켜 흡착탑(1)내의 압력을 대기압 이하로 낮춤으로써 여재층(8)에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물을 탈착 흡입하게 된다. 이때 휘발성 유기화합물의 탈착효율을 높이기 위해 청정가스를 밸브(V7)를 통해 유입시키게 되며, 이 청정가스로는 대기중의 공기를 이용하게 된다.

한편, 흡착공정을 수행하지 않은 나머지 한개의 흡착탑(1`)에 오염공기가 유입되도록 타이머에 의해 밸브(V2)가 개방되어 나머지 한개의 흡착탑(1`)에서 흡착공정을 진행하게 되므로 전체 공정상으로 계속적인 흡착공정을 수행할 수 있게 된다.

상기 수봉식 진공펌프(2)를 거쳐 수봉액과 함께 기액분리기(3)로 공급된 휘발성 유기화합물은 기액분리기(3)를 거치며 기상의 휘발성 유기화합물만이 흡수탑(5)으로 전달되게 되며, 흡수탑(5)으로 전달된 기상의 휘발성 유기화합물은 분사되는 가솔린에 의해 응축되어 제 2 순환펌프(7)에 의해 탱크로리(9)로 회수된다.

한편, 상기 흡수탑(5)에서 미응축된 휘발성 유기화합물은 흡착탑(1,1`)으로 재순환되어 다시 흡착공정을 거치게 된다.

상술한 공정에서 두개의 흡수탑은 타이머에 의해 흡착과 탈착이 상호 교번적으로 작동하도록 밸브가 제어되어 한개의 흡착탑이 흡착공정을 수행하고 있을때 나머지 한개의 흡착탑은 탈착공정을 진행하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위 에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 두개의 흡착탑이 흡착과 탈착공정을 상호 전환되며 이루어져 전체공정상으로 오염공기의 연속적인 처리가 가능하고, 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 효과적으로 회수하여 자원의 낭비를 방지함과 동시에 오염물질의 대기방출을 방지함으로써 환경오염을 방지할 수 있으며, 재생시 가열재생방법을 사용하지 않고 감압과 저압세정방법으로 흡착탑을 가역적으로 재생할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 가솔린이 저장되는 저장시설 또는 출하시설로부터 가솔린의 인출입시 발생되는 오염공기내의 휘발성 유기화합물을 활성탄에 흡착시켜 청정공기만을 대기로 배출하는 흡착단계와,

   상기 흡착단계를 통해 활성탄에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착하기 위해 수봉식 진공펌프를 작동하여 흡착탑의 내부 압력을 대기압 이하로 떨어뜨리는 한편, 청정가스를 흡착탑내로 유입시켜 휘발성 유기화합물을 탈착하는 탈착단계와,

   상기 탈착단계를 통해 탈착된 휘발성 유기화합물과 수봉액을 분리하는 분리단계와,

   상기 분리단계를 통해 분리된 기상의 휘발성 유기화합물에 가솔린을 분사하여 액상을 휘발성 유기화합물로 전환시켜 응축 회수하는 회수단계와,

   상기 회수단계에서 응축 회수되지 못한 기상의 휘발성 유기화합물을 흡착단계로 재순환시키는 재순환단계와,

   상기 분리단계를 통해 분리된 수봉액을 공냉식 냉동기를 통해 냉각시킨 후 수봉식 진공펌프로 공급하여 수봉식 진공펌프의 작동시 발생되는 열을 제거하는 열제거단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 흡착단계와 탈착단계는 활성탄이 내부에 충진된 두개의 흡착탑을 통해 연속적으로 이루어지도록 한개의 흡착탑이 흡착단계를 수행할 때, 나머지 한개의 흡착탑은 탈착단계를 수행토록 하는 것을 특징으로 하는 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 탈착단계는 수봉식 진공펌프를 가동시켜 400∼700mmHg의 압력하에 탈착단계를 수행토록 하며, 대기중의 청정가스를 흡착탑에 공급하여 탈착효율을 높이도록 구성된 것을 특징으로 하는 저유소의 휘발성 유기화합물의 회수방법.

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